Fotoelementi

Viss, kas jums jāzina par fotooltaiku Fotoolatika vai fotoelementu nesen ir bijusi viena no dinamiskāk attīstītajām nozarēm, kuru produkti kļūst par mūsu dzīves kopīgu daļu. Fotoelektriskais vairs nav tikai "kosmiskā tehnoloģija", bet lēnām kļūst par mūsu dzīves kopīgu daļu. Tāpēc nav jāzina par viņu nedaudz vairāk. Definīcija. Fotovoltaics ir tehnisks departaments, kas nodarbojas ar elektroenerģijas tiešo transformācijas procesu. Nosaukums tika izveidots, pievienojoties diviem vārdiem - foto (gaisma) un volt (elektriskā sprieguma vienība). Konversijas process notiek fotogalvaniskajā rakstā. Kā darbojas fotoelementu izstrādājums? FotoolTtic (saules) raksts ir elektronisks komponents, kas rada elektroenerģiju, kad tiek pakļautas fotonu gaismas daļiņām. Šo konversiju sauc par fotoelementu efektu, kas parādījās 1839. gadā franču fiziķis Edmond becquerel. Līdz 1960. gadam, fotooltālie raksti atrada pirmo praktisko pielietojumu satelītu tehnoloģijā. Fotoelektriskais raksts ir izgatavots no pusvadītāju materiāliem, kas absorbē saules emitētos fotonus un rada elektronu plūsmu. Fotos ir elementārās daļiņas, kas pārvadā saules gaismu ar ātrumu 300 000 km sekundē. Kad fotoni saskaras ar pusvadītāju materiālu, piemēram, silīciju, atbrīvojiet elektronus no atomiem un atstājiet tukšu vietu aiz muguras. Klaiņojošie elektroni ir nejauši pārvietojas un meklē citu "caurumu", viņi aizpildītu. Tomēr elektroniem jāiet vienā virzienā. Tas tiek panākts, izmantojot divas silīcija sugas. Silīcija slānis, kas ir pakļauts saulei, ir punktēts ar fosfora atomiem, kuriem ir viens elektrons vairāk nekā silīcijs. Otra puse ir subsidētas bora atomi, kurai ir viens elektrons. Iegūtā sviestmaize ir līdzīga akumulatoram. Slānis ar lieko elektroni kļūst par negatīvu termināli (n), un slānis ar elektronu deficītu ir pozitīvs termināls (P). Elektriskais lauks ir izveidots starp šiem diviem slāņiem. Kad elektroni ir satraukti ar fotoniem, tie ir izglābti ar elektrisko lauku uz sānu, bet caurumi tiek pārvietoti uz sānu p. Elektroni un caurumi tiek novirzīti uz elektriskajiem kontaktiem, kas ievesti abās pusēs pirms strāvas ārējā ķēdē elektroenerģijas veidā. Tas rada vienvirziena strāvu. Šūnas augšpusē tiek pievienota pret atstarojošs pārklājums, lai samazinātu fotonu zudumu virsmu atspoguļojuma dēļ. Kāda ir fotovelementu efektivitāte? Efektivitāte ir elektroenerģijas attiecība, ko rada šūna uz vairākiem saules stariem. Lai novērtētu efektivitāti, šūnas ir apvienotas moduļos, kas apkopoti uz laukiem. Pēc tam iegūtie paneļi tiek ievietoti saules simulatora priekšā, kas atdarina ideālus saulainus apstākļus: 1000 W gaisma uz metru kubikmetru apkārtējā temperatūrā 25 ° C. Elektroenerģija, ko rada sistēma vai maksimālā veiktspēja, ir ienākošā saules enerģijas procentuālā daļa. Ja vienu m2 tiek ģenerēts ar 200 W elektroenerģiju, 20% ir efektīva. FV raksta maksimālā teorētiskā efektivitāte ir aptuveni 33%. Reālā dzīvē elektroenerģijas daudzums, ko ražo rakstā, kas pazīstams kā tās sniegums, ir atkarīgs no tās efektivitātes, vidējā ikgadējā saule tuvumā un ierīces veidu. Fotoelementu pamatveidi Ir 3 galvenie fotoelementu šūnu veidi: kristāliskās silīcija šūnas, plānas slāņu šūnas un organiskās šūnas. Viņu konversijas efektivitāte pastāvīgi uzlabojas. Kristāliski silīcija šūnas Silīcijs tiek iegūts no silīcija dioksīda. Silīcija izstrādājumi veido vairāk nekā 95% no saules mobilo tirgus. Komerciālos lietojumos to efektivitāte ir no 16,5% līdz 22% atkarībā no izmantotās tehnoloģijas. Silīcijs tiek mainīts uz lielu monokristālu struktūru kausēšanas ekstrakcijas metodi un monocrystalline sauc par monocrystalline. Tai ir laboratorijas efektivitāte līdz 26,6%. Silīcija izstrādājumu cena pēdējos gados ir samazinājies, lai konkurētu ar citiem elektroenerģijas avotiem. Tencin-slāņa šūnas Tā vietā, lai samazinātu silīcija trombocītu ar izmēru apmēram 200 mikroniem 3, pusvadītāju materiāls plānās slāņos sabiezē tikai vairākus mikronus uz substrāta, piemēram, stikla vai plastmasas, var piemērot. Visbiežāk lietotās vielas ir catade un selenīda vara un Indija Gália (CIGS), kuru laboratorijas efektivitāte ir tuvu silīcijam, 22,1%, attiecīgi 23,3%. Amorfs (ne-kristālisko silīciju var izmantot arī plāno slāņu izstrādājumu ražošanai. Šī tehnoloģija jau sen ir izmantota nelielos kalkulatoros, bet ir mazāk efektīvs nekā silīcijs. Organiskās šūnas Organiskās saules baterijas, kas izmanto organiskās molekulas vai polimērus, nevis pusvadītāju minerālvielas, sāk piemērot komerciāli. Raksti joprojām ir zems konversijas un īsās dzīves efektivitāte, bet ražošanas ziņā ir potenciāli zemu izmaksu alternatīva. Perovskats Nesen uzmanība tiek pievērsta cita tehnoloģija, proti, perovskats. Lai gan joprojām ir nepieciešams veikt daudz pētījumu, lai šūnas varētu ražot (ir problēma, ir to nestabilitāte), Perovskits ir daudz priekšrocību. Papildus tam, ka tas ir viegls un elastīgs, to materiālus var sajaukt ar tinti un pielietot lielas virsmas. Turklāt tie ir ļoti rentabli ražošanai. Tehnoloģiskā konverģence Zinātnieki no visas pasaules strādā, lai apvienotu dažādas fotoelementu tehnoloģijas, lai izveidotu vairāku biznesa rakstus. Dažādu materiālu izmantošana ļauj šūnām sasniegt daudz augstāku efektivitāti nekā maksimālais teorētiskais limits (33,5%), vienlaikus saglabājot ražošanas izmaksas kontrolē. Pētījumi galvenokārt ir vērsti uz plānas slāņa silīcija tandēmu izstrādājumiem, kas nodrošina teorētisko efektivitāti 43%. Maksimālā vairāku savienojošo šūnu teorētiskā efektivitāte ir lielāka par 50%.